本文主要是介绍MPLS virtual private network报文转发过程，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
概述：
首先数据流由CE 到PE使用的是IP转发，这个很容易理解。而数据流要经过骨干网，因为骨干网内部Р路由器没有私网路由，也就是没办法使用P转发，这时就应该想到用MPLS标签转发技术。在IP报文进入到MPLS骨干网的PE后封装上一个公网标签，该标签对应着穿越整个公网的LSP，数据包通过LSP隧道转发到出站的 PE，中间的P路由器只使用标签交换转发方式，而不需要IP转发，数据包的入站PE和出站PE同时使用了IP转发和标签转发。
那公网中的LSP是如何建立的?它是由LDP协议通过为公网中的IGP路由映射标签，然后进行分发标签等过程后来建立的。
当数据包到达出站PE时，因为是从公网的接口接收到的数据包，所以还必须使用一个VPN标签（私网标签）用于判断数据包通过哪个VPN实例进行转发。私网标签在前文中有提到过，它是由MP-BGP 协议生成的，每条VPN路由都会有一个私网标签，出站的PE可以借私网标签知道该向哪个VPN转发数据。
所以，在 VPN的业务数据通过MPLS 骨干网时会带上两层标签（公网标签和私网标签)，公网标签位于外层，用于使数据包穿越整个公网发送到出站的 PE;私网标签位于内层，用于判断该数据包属于哪个VPN实例。下面从三个阶段具体分析整个数据转发的过程：
- 数据从CE到入站PE。
- 数据从入站PE到出站PE。
- 数据从出站PE到远端的CE。
阶段一：数据从CE到入站PE
如图所示，Site2去往Site1的业务数据由CE2转发到PE2（普通IP转发〉后，PE2根据数据包进入的接口，查找相应的VPN实例转发表，找到该路由在公网的下一跳(对端PE的 Loopback接口）和私网标签。封装完私网标签（MP-BGP分配）后，再通过公网的标签（MPLS分配）转发表，查找到去往公网中下一跳地址的标签，该标签作为公网标签封装进数据包，封装完两层标签后，数据包被转发进 MPLS 网络。
阶段二：数据从入站PE到出站PE
如图所示，在前文有说到，当IP报文由入站PE进入MPLS网络后会通过LSP转发，并且通过中间的P设备查找标签转发表进行标签交换，最终通过公网LSP转发到出站的PE。
注意：数据包实际转发时不会携带3号标签，这里出现3号标签是为了方便表述原理。
阶段三：数据从出站PE到远端的CE
当数据包由MPLS骨干网转发到达出站PE时,只剩下一层私网标签,这是因为PHP(倒数第二跳弹出）的原因，公网标签已经在倒数第二跳的Р设备剥离掉了。出站PE利用该私网标签判断出该数据包去往的VPN实例，在查找到相应的VPN实例转发表后，移除该私网标签，将报文还原为IP报文后再转发给CE，如图所示：
至此，客户通过MPLS VPN完成了私网站点之间的流量转发，可以发现VPN业务的数据流是经过骨干网的LSP隧道方式进行转发的从而保证了客户数据的安全性。
这里需要强调的是，传递VPN业务数据流时需要使用到两层标签（私网标签+公网标签)，公网标签用于帮助VPN业务数据流穿越公网中的LSP，而私网标签用于LSP的出站PE进行判断该向哪个VPN实例进行转发，那么这两个标签是如何产生的?这里我们再了解一下公网标签和私网标签的详细分配过程。
公网标签分配过程：
因为 MPLS VPN骨干网中的Р路由器并没有私网路由，所以骨干网不能使用IP转发的方式来转发VPN业务数据流，而是使用MPLS标签转发的方式，这就需要骨干网的PE之间为每个VPN客户建立一条或多条公网LSP，VPN业务流通过入站PE进入骨干网后，通过相应LSP转发到出站PE。公网标签是由骨干网内部的LDP 协议根据IGP路由或静态路由而产生的标签，那么下面就来具体分析一下通过LDP协议产生公网标签并建立公网LSP的过程。
前文中有提到，VPNv4路由通过MP-iBGP在PE之间交换，两个PE 需要使用Loopback 接口来建立MP-iBGP 邻居，所以在 MPLS骨干网内部需要使用IS-IS、OSPF等IGP协议来打通PE和Р路由器之间的路由连通性。当所有Р和PE路由器都有了公网的路由后，通过LDP协议互相通告标签映射，从而建立公网路由的标签转发表。下面以图下的案例为例来介绍一下公网LSP的建立过程。
如图所示，PE1和 PE2之间通过Loopback0接口建立.MP-iBGP 邻居，Site1和Site2已经完成了VPNv4路由的交换。现以Sitel访问Site2方向的数据流为例，对LSP的入站PE1来说，到达Site2的下一跳为10.1.4.4，那么需要有到该下一跳的LSP。由于LDP协议依据IGP的路由前缀(FEC）来建立LSP。LSP的出站 PE2会通过LDP协议将自己的Loopback0 (10.1.4.4/32）对应的标签映射发布给Р路由器，Р路由器在收到出站PE 的标签时也会生成自己的标签，然后发布给其上游LDP邻居。这样，在入站PE1处会收到来自Р路由器的关于出站PE2的 Loopback0路由的标签,也就是在入站PE1处会拥有去往下一跳（出站PE2的Loopback0）的标签，这样建立了公网的LSP。下面的输出显示了PE1上关于到下一跳10.1.4.4的 LSP转发信息，其中，标签1025( out-label )就是由LDP邻居分配的，如下输出所示：
我们再来观察一下P2上有关10.1.4.4的LSP 转发信息，如下输出所示：
可以发现，公网标签实际上在数据流到达出站PE2之前就已经被弹出了，这是由于启用了PHP机制的原因。
私网标签分配过程：
现以vpna的 Site1 中1.1.5.0/24访问Site2中的1.1.6.0/24为例。
第1步：CE1使用IP转发的方式将数据流量转发至PE1。
第2步：PE1接收到来自CE1的数据流量时，查找VPN实例(vpna）的FIB表，根据FIB表中的转发信息压入对应的标签，然后转至下一跳P1。这里我们来看一下PE1的VPN实例(vpna）的FIB表关于目标路由前缀1.1.6.0/24的详细信息，如下输出所示：
由上面的输出信息可以发现，此时PE1会在报文中压入私网标签(InLabel) 1029，同时，这条目标路由前缀是由BGP 邻居 PE2（地址是10.1.4.4）通告过来的，所以报文需要送达到PE2，而要送达到这个地址，必须有到达这个地址的LSP，这时再查看一下PE1公网LSP转发表，如下输出所示：
由上面的输出信息可知，PE1要将数据转发给10.1.4.4，需要再压入公网标签1025,然后通过公网的LSP将数据流转发到PE2。也就是说,当数据流进入PE1时，分别压入了一个私网标签1029和一个公网标签1025，然后转发给P1路由器。
第3步:当P1路由器接收到该数据流后，根据数据包的公网标签信息进行转发，直接根据标签转发表进行转发，由下面的输出可以知道P1路由器接收到带有标签值为1025的报文时，直接将标签交换成出标签1025，然后从GEO/0/1转发给下一跳P2路由器，如下输出所示：
第4步:数据流到达P2路由器，这时P2和P1的处理方式相同，根据P2的标签转发表（如下表所示）的信息，此时P2将数据包携带公网标签1025进行弹出后再转发至PE2，也就是数据包到达PE2时只剩下一层私网标签，如下输出所示：
第5步:只带有私网标签信息的数据包到达PE2。PE2标签转发表（如下表所示)显示该FEC的出标签为空，所以在完成标签移除操作后，再以P转发的方式将P数据包转发至CE2，如下输出所示：
以上就是通过MPLS VPN传递用户业务数据流的整个过程，可以发现，对于入站PE1来说，在接收到用户的IP业务流量时，需要完成压入双层标签的操作;对于出站PE2来说,需要将标签从数据包中移除,然后以IP转发的方式将流量转发给用户的CE2设备;而对于骨干网中的P路由器来说，只需要进行标签的交换就可以完成数据包的转发。
整理资料来源：HCIE路由交换学习指南
这篇关于MPLS virtual private network报文转发过程的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
